【正文】 張主。然后以ＺｎＳ０４?７Ｈ２０和ＣＳ（ＮＨ２）２為原料，以ＮＨ３?Ｈ２０ 為絡和劑，用化學水浴沉積法（ＣＢＤ）制得了ＺｎＳ薄膜。ＣＩＳ類 薄膜太陽能電池以ＣＩＳ為吸收層、以ＣｄＳ為緩沖層，光電轉換效率較高。 關鍵詞：ＣＩＳ，ＣＩＡＳ，太陽能電池，硒化 大連交通大學工學碩士學位論文 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｎｅｒｇｙ ｃｒｉｓｉｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｗｏｒｌｄ ｅｃｏｎｏｍｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｙ ａｌｗａｙｓ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｆｏｒ 、析ｔｌｌ ｉｎｔｏ ｃａｎ ｂｅｃｏｍ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｍａｔｔｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｍｏｄｅｍ ｂｅ ｓｅｅｎ勰ｉｎｅｘｈａｕｓｔｉｂｌｅ ｉｎ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｕｓｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ晰ｔｌｌ ｆｏｓｓｉｌ ｆｕｅｌ，ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｙ ｈａＳ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｃｌｅａｎ ａｎｄ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ．Ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｈａＳ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｆｏｃｏｕｓ ｆｏｒ ｉｔｓ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｃｏｎｖｅｒｔ ｌｉｇｈｔ ａ ｅｌｅｃｔｒｏｃｉｔｙ．ＣｕＩｎＳｅｚ（ＣＩＳ）ｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｇａｐ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｉｔｓ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ １ ０’，ｉｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｉｓｔ ｉｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ ｉｔｓ ｍａｋｅ ＣＩＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｈｉ曲ｔｏｏ，ｗｈｉｃｈ ｉｎ ｐｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｆｉｅｌｄｓ． ＣＩＳ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ，ｉｅ．ｓｅｌｅｎｙｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｏｎｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｕ－Ｉｎ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ ｇｌａＳｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｖｉａ ｖａｃｕｕｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ＺｎＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｉｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａＳ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＢＤ），ｕｓｅｄ ＺｎＳ０４?７Ｈ２０ ａｎｄ ＣＳ（ＮＨ２）２ 鵠ｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ＮＨ３?Ｈ２０ ａｎｄ ａｇｅｎｔ．ＳＥＭ，ＸＲＤ，Ｆｏｕｒ Ｐｏｉｎｔ ｐｒｏｂｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ ａｒｅ ｕｓｅ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｏｆＣＩＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ３．６８ ａｔ １：１：２，ｉｔｓ Ｘ １０‘４ Ｑ?ｃｍ ｔｏ １．８９ ｆ】?ｃｍ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅ ｉｓ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ａｂｏｕｔ Ｑ?ｃｍ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＺｎＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｉｓ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｌｋ Ｑ?ｃｍ，ｔｈｉｓ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍｏｎｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ． Ｔｈｅ ＸＲＤ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗ：ｓｉｎｇｌｅ ｐｈａＳｅ ＣＩＳ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｉｆ ｔｈｅ ａ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ａｂｏｕｔ ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｒａｔｉｏ，ＺｎＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｈａｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｒｍｐｈｏｕｓ ｏｒ ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ．ＳＥＭ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ：ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ嬲ｔｈｅ ｏｆ ＣＩＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｉｓ ａ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅｄ，ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ＺｎＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｈａｄ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｂａｌｌ， ａｎｄ ｉｔｓ ｇｒａｉｎｓ ａｒｅ ｆｉｎｅ．Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｆ ＣＩＳ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｉｎ ｖｉｓｂｌｅ ｓｐｅｃｔｒｕａｌ ｉｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ５％，ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ＺｎＳ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ８０％．Ａｌｌ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｓｏｌａｒ－ｃｅｌｌ—ｍａｎｕｆａｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＣｕｌｎＳｅ２ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ；ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ；ｓｅｌｅｎｙｌａｔｉｏｎ Ⅱ 大連交通大學學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解太整塞通太堂有關保護知識產權及保 留、使用學位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學位期間論文工作的 知識產權單位屬：太蓬鑾通太堂，本人保證畢業(yè)離校后，發(fā)表或使用 論文工作成果時署名單位仍然為太蓬塞通太堂。根據（ＢＰ世界能源統(tǒng)計２００６））的統(tǒng)計 數據，全球石油探明儲量可供生產４０多年，天然氣和煤炭分別可以供應６５年和１５５年。適合作這種電極的材料很多， 如硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、二氧化鈦等。ＣＩＳ薄膜電池最高效率可達２１．５％，但成 本高，難制作。 ２０００年，Ｓｈｅｌｌ Ｓｏｌａｒ（美）聲明可以在１～３年之內提供商用ＣＩＧＳ組件，Ｓｈｅｌｌ ｓｏｌａｒ 公司２００４年生產的模塊效率穩(wěn)定平均在１１％～１１．５％之間，試產的合格成品率在８０％以 上。同 時藍星計劃與清華大學功能薄膜實驗室成立聯合研究中心，一方面消化國外ＣＩＧＳ太陽 能電池的相關技術，同時研究ＣＩＧＳ太陽能技術領域的關鍵技術。同時產生內建電場，內建電場方向為從Ｎ區(qū)指向Ｐ區(qū)。 實際上，并非所產生的全部光生載流子都對光生電流有貢獻。Ｃｕ和１１１原子規(guī)則性地填入原來第二 族原子的位置。表現為吸收系數增高，并伴隨著帶 隙變小。當Ｉｎ不足時，Ｉｎ空位呈現受主。ＣｕｌｎＳｅ２源材料的合成，也可先合成ＣｕＳｅ和Ｉｎ２Ｓｅ３，然后再將適量ＣｕＳｅ和Ｉｎ２Ｓｅ３ 進行合成以獲得ＣｕｌｎＳｅ２。ＨＩ也可用作 輸運劑，因為在高溫下，Ｈ１分解為碘蒸氣和氫氣。薄膜的均勻性一般受陽極、襯底（陰極）和鍍槽的幾何形狀的影響。３９１。 （５）化學浴沉積法 化學浴沉積法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｂａｔｈ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｒ ＣＢＤ）是利用化學反應生成ＺｎＳ，將襯 底放人到化學反應環(huán)境中，形成一個化學浴環(huán)境，再使用外力（如使用電動攪拌器攪拌） 大連交通大學工學碩士學位論文 使ＺｎＳ附著在襯底表面。如 果不對反應條件進行控制，溶液中的Ａ’和Ｂ將在短時間內消耗殆盡，在溶液內部生成大 量我們不希望獲得的ＡＢ沉淀。＋ＯＨ。 針對以上問題，本文采用如下的工藝，以期降低ＣＩＳ的制造成本，提高光電轉換效 率，消除其對環(huán)境的潛在的威脅： １、在室溫下真空蒸鍍Ｃｕ－Ｉｎ多層膜后硒化的方法制備ＣＩＳ類薄膜，這種方法對設 備的要求較低，在一定程度上降低了ＣＩＳ類薄膜太陽能電池的制造成本。 冷卻部分主要采取水冷方式進行冷卻，主要指擴散泵冷卻系統(tǒng)。所以必須測試電沉積制備ＣＩＳ 和ＣＩＧＳ薄膜的透過率。這樣操作起來就容易的多．更容易控制鉬舟的 溫度，從而更好的控制蒸發(fā)速率，以便精確的控制各元素的比例。 整個過程有兩個步驟：１）當真空室的真空度優(yōu)于ｌＯ。表２ ｌ為制各的金屬 預制層的樣品列表。 玻璃 圖２．２真空室廈支架 Ｆｉ９２ ２Ｖａｃｃｕｍ ｃｈａｎ／ｂｅｒ ａｎｄ ｓｔｅｎｔｓ ２ ３ ２加熱源材料的選擇與設計 我們采用自制鉬問為蒸發(fā)源加熱源，錮片的純度為９９ ９５％。－－，＋９０。 第二章實驗過程 ２．加熱蒸發(fā)及濺射系統(tǒng) 本設備采用了電阻加熱蒸發(fā)系統(tǒng)和直流濺射系統(tǒng)：蒸發(fā)系統(tǒng)有兩對電極，電極Ｉ采 用鎢、鉬蒸發(fā)源，電極ＩＩ采用一對碳電極，可做電鏡樣品的碳膜復型。事實上，在成膜時上述兩種 過程可能同時發(fā)生甚至相互作用”“。的離子源，ｓ２。當溶液是飽和溶液時離子積 等于溶度積；當離子積大于溶度積，即ＩＰ／ＳＰ＞Ｉ時，溶液處于過飽和狀態(tài)，Ａ＋及Ｂ’離子 將結合形成ＡＢ晶核。錢逸泰等利用Ｚｎ（ＣＨＣＯＯ）２，和Ｎａ：Ｓ聲反應生成白色蓬松的懸浮液，經處理后 制備納米級ＺｎＳ晶體，為立方型ＺｎＳ相（閃鋅礦），平均粒徑約６ｎｍ。 空間格子：立方面心格子，Ｓ２－離子呈立方最緊密堆積，位于立方面心的結點位置， Ｚｎ２＋離子交錯地分布于１／８小立方體的中心，即１／２的四面體空隙中。Ｃ下便會蒸發(fā)，故 沉淀富鋼的Ｃｕ－Ｉｎ合金膜是必要的。ＣｕｌｎＳｅ２與碘的可逆反應為： ＣｕＩｎＳｅ２（ｇ）＋１２（ｇ）．＿ＣｕＩ（ｇ）＋ＩｎＩ（ｇ）＋Ｓｅ２ （１．７） 即固體的ＣｕｌｎＳｃ２在高溫下與碘蒸氣發(fā)生反應，生成蒸氣壓高的Ｃｕｌ、ＩｎＩ及Ｓｃ２氣 體。制法是，按化學計量比稱取高純的（５Ｎ） Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅ粉未。對于單晶，這一現 象由于伴隨著聲子吸收的躍遷產生，這種躍遷遵守Ｑ＿Ａ’（ｈｖ．Ｅ畫＋Ｅｐ）ｕ２［ｅｘｐ（Ｅｐ／ｋＴ） ＿１】，其中Ａ’為常數，ＥＤ為聲子能量，Ｅｇｉ為間接帶隙。ＣｕＩｎＳｅ２ 的光學性質主要取決于材料的元素組份比、各組份的均勻性、結晶程度、晶格結構及晶 界的影響。 １．４ Ｃ ｌ Ｓ類太陽能電池的結構【２０】 普通單體太陽能電池的結構比較簡單，其主要部分是一個ＰＮ結再加上電極，薄膜 太陽能電池由于薄膜做的很薄，所以心須要襯底的支持，為了節(jié)約成本，一般選用玻璃 做襯底，在玻璃上濺射一層導電層做為背電極，ＣＩＳ太陽能電池的典型結構是： Ｇ１ａｓｓ／Ｍｏ／ＣＩＳ／ＣｄＳ／ＺｎＯ／ｚＡＯ／ＭｇＦ２。這導致在 Ｎ區(qū)邊界附近有光生電子積累，在Ｐ區(qū)邊界附近有光生空穴積累。在Ｐ 區(qū)與Ｎ區(qū)界面兩側產生不能移動的離子區(qū)（也稱耗盡區(qū)、空間電荷區(qū)、阻擋層），于是 出現空間電偶層，形成內電場（稱內建電場），此電場對兩區(qū)多子的擴散有抵制作用， 而對少子的漂移有幫助作用，直到擴散流等于漂移流時達到平衡，在界面兩側建立起穩(wěn) 定的內建電場。從目前國內的太 陽能電池生產情況看，所引進的生產線大多是硅基太陽電池的生產線，還沒有一條ＣＩＳ 電池的生產線。 在２０世紀９０年代，日本和歐美在ＣＩＧＳ太陽能電池的研究方面投入大量人力物力， ＣＩＧＳ薄膜太陽能電池得到長足的發(fā)展。 第二代太陽能電池，即薄膜太陽能電池，是在８０年代末９０年代初開發(fā)，并取得了 令人矚目的成績。我國太陽能發(fā)電產業(yè)的應用空間也非常廣闊，可以應用于并網發(fā)電、與 建材結合、解決邊遠地區(qū)用電困難問題等。 學位論文作者簽名：劃’燦之 日期：≥９≥曠年莎月年占 第一章緒論 第一章緒論 －■‘－－－■－ 刖 吾 能源是現代社會存在和發(fā)展的基礎和動力。分光光度計檢測結果顯示，兩種薄膜樣品的 透光率在５％以下。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。ＳＥＭ觀察發(fā)現ＣＩＳ 薄膜樣品的形貌隨各元素比例不同而有差異。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在 論文中作了明確的說明并表示謝意。各國市場均給予太陽能發(fā)電相關公司較 高的估值水平，從一個側面也反映出各國投資者對這一產業(yè)發(fā)展前景樂觀的預期。目前已成為空 間衛(wèi)星的基本電源和邊遠地區(qū)及特殊領域的重要電源。 １９８３年，ＡｒｃｏＳｏｌａｒ提出新技術——硒化法，該項技術簡單，廉價，是制作ＣＩＳ電池最 重要的技術之一。 １．２．２國內ＣＩＳ太陽能電池的發(fā)展歷史和現狀 與國際上研究開發(fā)的力度和規(guī)模相比較，國內對ＣＩＧＳ薄膜太陽能電池的研究相對 要落后許多。在ＰＮ區(qū)交界面處因存在載流 子的濃度差，故彼此要向對方擴散。因Ｐ區(qū)產生的光生空穴，Ｎ區(qū) 產生的光生電子屬多子，都被勢壘阻擋而不能過結。 乩與Ｉ。但是關于ＣｕＩｎＳｅ２為什么會有這樣高的吸收系數，其機理尚不完全清楚。 ９ 大連交通大學工學碩士學位論文 圖１．５ ＣｕｌｎＳｅ２及其它主要半導體的吸收光譜 Ｆｉ９１．５ Ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ＣｕＩｎＳｅ＃ｎｄ ｏｔｈｅｒ ｍａｊｏｒ ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 吸收特性隨材料工作溫度的下降而下降，其帶隙隨溫度的下降而稍有升高。其中當Ｃｕ／ＩＩｌ＜１且Ｓｅ／（Ｃｕ＋Ｉｎ）＜１時的 高阻Ｐ型薄膜已在實驗中獲得了高效電池（１０％）。襯底溫度一般在３５０℃．４５０℃之間。將用 上述方法沉淀的Ｃｕ－Ｉｎ合金膜在Ｈ２十Ｈ２Ｓｅ氣氛中進行熱處理，便可得到ＣｕｌｎＳｅ２膜。ＺｎＳ代替ＣｄＳ，使ＣＩＳ太陽能電池成為真正 大